纖維金屬層合材料防阻塊的衝擊回響和吸能特性研究

《纖維金屬層合材料防阻塊的衝擊回響和吸能特性研究》是繆馥星為項目負責人，寧波大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：纖維金屬層合材料防阻塊的衝擊回響和吸能特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：繆馥星
• 依託單位：寧波大學

項目摘要

本項目進行纖維金屬層合材料防護基本結構防阻塊衝擊回響的基礎性與檢驗性實驗研究，揭示此種防護基本結構衝擊回響的基本特性與規律，並為工程性總體的有限元數值模擬，以及探索性局部的回傳射線矩陣方法研究提供實驗檢驗例證。提出纖維金屬層合材料衝擊回響的回傳射線矩陣理論分析模型，計及材料應變率效應，並考慮層合材料中的一階剪下變形效應。建立纖維金屬層合材料防阻塊衝擊回響的回傳射線矩陣研究方法，分析應力波在層合材料中的傳播與在其結構中傳播的耦合效應的發生機理，分析層合材料防護基本結構的吸能特性。以實驗結果檢驗回傳射線矩陣法分析此類結構衝擊回響問題的有效性、可靠性。研究結果將給出層合材料防阻塊衝擊回響的回傳射線矩陣法理論分析模型，為纖維金屬層合材料防護基本結構提升吸能能力的最佳化設計給予理論指導。

結題摘要

本項目進行了纖維金屬層合材料防護基本結構防阻塊衝擊回響的基礎性與檢驗性實驗研究，揭示了此種防護基本結構衝擊回響的基本特性與規律，並為工程性總體的有限元數值模擬，以及探索性局部的回傳射線矩陣方法研究提供實驗檢驗例證。（1）理論方面：提出了纖維金屬層合材料衝擊回響的發展的回傳射線矩陣理論分析模型，並考慮層合材料中的一階剪下變形效應。建立了分析纖維金屬層合材料衝擊回響問題的DRRM新方法，建立了此類結構的整體/局部散射矩陣、回傳射線矩陣，軸向波、彎曲波、軸向-彎曲耦合波、軸向-彎曲-剪下耦合波的整體/局部傳播矩陣。實現了回傳射線矩陣分析層合材料結構衝擊回響的主要創新點。並用發展的回傳射線矩陣思想分析了應力波在此類材料中的傳播特性，以及應力波在層合材料中的傳播與在其結構中傳播的耦合效應的發生機理，分析了層合材料防護基本結構的吸能特性。實現了闡釋應力波傳播與耦合效應，回傳射線矩陣思想研究纖維金屬層合材料防護結構衝擊回響的主要創新點。（2）實驗方面，套用Hopkinson壓桿裝置，進行了纖維金屬薄壁管的衝擊實驗，以及進行了玻璃纖維薄壁管、天然竹纖維玻璃管的衝擊實驗，分析了不同材料屬性薄壁管結構的動態力學性能和吸能特性。初步實現了設計基礎性實驗，揭示不同材料薄壁結構作為防護結構時衝擊回響的特性和規律的創新點。（3）數值模擬方面：分別進行了質量塊和實車模型撞擊護欄系統的數值模擬計算，初步獲得了較好的分析結果，特別是，實車撞擊情形下，有限元模擬程式及其數值模擬結果，可為相關工程設計部門提供防撞能力和級別的設計參考。總之，研究結果給出了層合材料防阻塊衝擊回響的回傳射線矩陣法理論分析模型、實驗數據和模擬結果，可為纖維金屬層合材料防護基本結構提升吸能能力的最佳化設計給予理論指導。